Hóa học hữu cơ 1 (tóm tắt trích đoạn)

Phụ lục TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH KHOA HÓA HỌC ỨNG DỤNG TÀI LIỆU GIẢNG DẠY MƠN HĨA HỌC HỮU CƠ GV biên soạn: Mai Thị Thùy Lam Trà Vinh, 10/2016 Lưu hành nội MỤC LỤC Nội dung Trang BÀI LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ VÀ HÌNH DẠNG PHÂN TỬ 1.1 Công thức Lewis 1.2 Nhóm chức 1.3 Góc liên kết hình dạng phân tử 1.4 Hiệu ứng điện tử hóa học hữu  Câu hỏi (bài tập) củng cố 11 BÀI ALKANE VÀ CYCLOALKANE 14 2.1 Cấu tạo alkane 14 2.2 Đồng phân cấu tạo (Constitutional isomerism) alkane 15 2.3 Danh pháp alkane 15 2.4 Cycloalkane 18 2.5 Cấu dạng (Conformation) alkane cycloalkane 19 2.6 Đồng phân cis, trans cycloalkane 23 2.7 Tính chất vật lý 25 2.8 Phản ứng alkane 25 2.9 Ứng dụng 26 2.10 Giới thiệu riêng methane 27  Câu hỏi (bài tập) củng cố 28 BÀI ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ 31 3.1 Tính quang hoạt 31 3.2 Chiral (tính chất không trùng vật - ảnh) 33 3.3 Cấu hình tương đối cấu hình tuyệt đối 36 3.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn hóa học lập thể 39 3.4.1 Ý nghĩa khoa học thực tiễn hóa học lập thể hóa dược 39 3.4.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn hóa học lập thể hóa sinh 41 3.4.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn hóa học lập thể nơng nghiệp 41 3.4.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn hóa học lập thể vật liệu 42 Cách biểu diễn phân tử chiral mặt phẳng giấy 43  Câu hỏi (bài tập) củng cố 43 BÀI ACID - BASE 46 4.1 Acid base Arrhenius 46 4.2 Acid base Bronsted – Lowry 46 4.3 Hằng số phân ly acid, pKa 48 4.4 Cân phản ứng acid base 49 4.5 Cấu tạo phân tử tính acid 50 4.6 Acid base Lewis 52  Câu hỏi (bài tập) củng cố 53 BÀI ALKENE 55 5.1 Cấu tạo alkene 55 5.2 Danh pháp 56 5.3 Tính chất vật lý 57 5.4 Tính chất hóa học 57 5.5 Ứng dụng 65  Câu hỏi (bài tập) củng cố 66 BÀI ALKYNE 68 Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu 1 6.1 Cấu tạo alkyne 68 6.2 Danh pháp 68 6.3 Phân loại 69 6.4 Tính chất vật lý 69 6.5 Tính acid – Alkyne 69 6.6 Điều chế alkyne 70 6.7 Phản ứng cộng electrophile alkyne 71 6.8 Phản ứng hydrate hóa alkyne tạo aldehyde ketone 73 6.9 Phản ứng khử alkyne 74 6.10 Ứng dụng 75  Câu hỏi (bài tập) củng cố 75 BÀI HALOALKANE VÀ PHẢN ỨNG HALOGEN HÓA VÀ PHẢN ỨNG GỐC TỰ DO 78 7.1 Cấu tạo haloalkane 78 7.2 Danh pháp 78 7.3 Tính chất vật lý haloalkane 78 7.4 Điều chế haloalkane phản ứng halogen hóa alkane 81 7.5 Phản ứng halogen hóa carbon allyl 83 7.6 Phản ứng cộng HBr vào alkene theo chế gốc tự 84 7.7 Vài nét ứng dụng thực tiễn tác hại số nhóm alkyl halide môi trường 85  Câu hỏi (bài tập) củng cố 86 BÀI PHẢN ỨNG THẾ VÀ PHẢN ỨNG KHỬ 88 8.1 Một số khái niệm 88 8.2 Phản ứng thân hạch (Nucleophilic Substitution) 91 8.3 Phản ứng tách (Elimination reaction) 100 8.4 Sự cạnh tranh phản ứng SN1, SN2, E1, E2 105  Câu hỏi (bài tập) củng cố 107 BÀI ALCOHOL 111 9.1 Cấu tạo danh pháp 111 9.3 Tính acid tính base alcohol 112 9.4 Phản ứng alcohol với kim loại hoạt động 113 9.5 Sự chuyển đổi alcohol thành haloalkane sulfonate 114 9.7 Phản ứng oxi hóa alcohol 120 9.8 Rượu sức khỏe người 122  Câu hỏi (bài tập) củng cố 123 BÀI 10 ETHER, SULFIDE VÀ EPOXIDE 126 10.1 Ether 126 10.2 Epoxide 130 10.3 Sulfide 132  Câu hỏi (bài tập) củng cố 133 BÀI 11 HỢP CHẤT CƠ KIM 136 11.1 Hợp chất magnesium hợp chất lithium 136 11.2 Tác chất lithium dialkylcuprate (Tác chất Gilman) 139  Câu hỏi (bài tập) củng cố 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO 141 Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu BÀI LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ VÀ HÌNH DẠNG PHÂN TỬ  Mục tiêu học tập: Sau học xong này, người học có thể: - Trình bày hình thành liên kết hóa học - Vẽ công thức cấu tạo theo Lewis - Phân loại nhóm chức hóa học hữu - Trình bày hiệu ứng hóa học hữu - Sử dụng mũi tên cong để di chuyển electron - Phân biệt loại liên kết, Dự đốn góc liên kết hình dạng phân tử 1.1 Cơng thức Lewis 1.1.1 Sự hình thành liên kết hóa học Theo Lewis, nguyên tử tham gia tạo liên kết hóa học cần đạt cấu hình electron bão hịa lớp ngồi cùng, giống ngun tử khí Ngun tử đạt lớp hóa trị bão hịa theo hai cách (1) Nguyên tử cho nhận electron để đạt lớp hóa trị bão hịa Ngun tử nhận electron trở thành anion (mang điện tích âm), nguyên tử cho electron trở thành cation (mang điện tích dương) Ion mang điện tích âm ion mang điện tích dương tương tác với hình thành tinh thể ion sodium chloride (NaCl), ion mang điện tích dương bao quanh ion mang điện tích âm ngược lại Ta gọi tương tác tương tác ion (2) Nguyên tử dùng chung electron với nhiều nguyên tử khác để đạt lớp hóa trị bão hịa Liên kết hóa học tạo thành dùng chung electron gọi liên kết cộng hóa trị Liên kết có phần liên kết ion phần liên kết cộng hóa trị gọi liên kết cộng hóa trị phân cực 1.1.2 Độ âm điện liên kết hóa học Bảng 1.1 Giá trị độ âm điện cho ngun tử Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu Phân loại liên kết hóa học dựa vào chênh lệch độ âm điện hai nguyên tử liên kết với thể bảng 1.2 phân loại liên kết hóa học Bảng 1.2 Phân loại liên kết hóa học Chênh lệch độ âm điện hai nguyên tử Nhỏ 0.5 Loại liên kết Cộng hóa trị khơng phân cực (Nonpolar covalent) Từ 0.5 đến 1.9 Cộng hóa trị phân cực (Polar covalent) Lớn 1.9 Ion Trong liên kết cộng hóa trị phân cực, nguyên tử có độ âm điện lớn hút cặp electron liên kết phía nó, nên có điện tích âm riêng phần, ký hiệu   , nguyên tử có độ âm điện nhỏ có điện tích dương riêng phần, ký hiệu   Ta dùng mũi tên để biểu diễn cho liên kết cộng hóa trị phân cực với đầu mũi tên hướng nguyên tử có độ âm điện lớn   H Cl H Cl Độ phân cực liên kết cộng hóa trị đo lường vectơ gọi moment lưỡng cực liên kết (bond dipole moment), ký hiệu µ 1.1.3 Cơng thức Lewis cho phân tử ion đa nguyên tử Lưu ý vẽ cơng thức Lewis: (1) Xác định số electron hóa trị phân tử ion (2) Xác định xếp nguyên tử phân tử (3) Nối nguyên tử với liên kết đơn Sắp xếp electron lại cho nguyên tử sau cho tất nguyên tử đạt quy tắc bát tử (8 electron lớp cho nguyên tử ngoại trừ hydrogen electron lớp cùng) (4) Cặp electron liên kết hai nguyên tử biểu diễn đường gạch đơn, cặp electron không liên kết biểu diễn hai chấm (5) Hai nguyên tử liên kết với liên kết đơn, liên kết đôi, liên kết ba (6) Đa số phân tử thì: xung quanh nguyên tử carbon có cặp electron liên kết, xung quanh nguyên tử nitrogen có cặp electron liên kết cặp electron không liên kết, xung quanh nguyên tử oxygen có cặp electron liên kết cặp electron không liên kết, xung quanh nguyên tử halogen có cặp electron liên kết cặp electron không liên kết Tài liệu giảng dạy Môn Hóa học hữu Bảng 1.3 Cơng thức Lewis cho vài hợp chất H O H H N H H H H H C Cl H H H2O NH3 CH4 HCl Nước Ammonia Methane Hydrogen chloride H H C H C C H H C H O C H O H H O C O H C2H4 C2H2 CH2O H2CO3 Ethylene Acetylene Formaldehyde Acid carbonic 1.2 Nhóm chức 1.2.1 Alcohol Alcohol hợp chất hữu có chứa nhóm – OH (hydroxyl) liên kết với carbon tứ diện (carbon liên kết với bốn nguyên tử) Ví dụ ethanol C O H H Alcohol H H C C H H O H Ethanol Chúng ta biểu diễn alcohol công thức cấu tạo rút gọn Ví dụ ethanol CH3CH2OH hay CH3 – CH2 – OH Alcohol phân loại thành alcohol bậc (1o – primary), alcohol bậc (2o – secondary) alcohol bậc (3o – tertiary) phụ thuộc vào số nguyên tử carbon liên kết với carbon mang nhóm – OH H H3C C H OH H3C C CH3 OH H CH3 Alcohol 1o Alcohol 2o H3C C OH CH3 Alcohol 3o 1.2.2 Amine Amine hợp chất hữu có chứa nhóm amino, nguyên tử nitrogen liên kết với một, hai ba nguyên tử carbon liên kết đơn Amine phân loại amine bậc – nguyên tử nitrogen liên kết với nguyên tử carbon, amine bậc – nguyên tử nitrogen liên kết với hai nguyên tử carbon amine bậc – nguyên tử nitrogen liên kết với ba nguyên tử carbon Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu H N H H3C N H3C H N H H3C CH3 H H Ammonia Methylamine (amine 1o) N CH3 CH3 Dimethylamine (amine 2o) Trimethylamine (amine 3o) 1.2.3 Aldehyde ketone Nhóm chức có aldehyde ketone nhóm C=O (carbonyl) Formaldehyde, CH2O, aldehyde đơn giản nhất, carbon carbonyl liên kết với hai nguyên tử hydrogen Trong phân tử aldehyde khác, carbon carbonyl liên kết với nguyên tử hydrogen nguyên tử carbon Nhóm chức aldehyde viết gọn – CH=O hay – CHO Trong phân tử ketone, carbon carbonyl liên kết với hai nguyên tử hydrogen O C C H Aldehyde H3C O O O C C H Acetaldehyde (Aldehyde) C C H3C Ketone C CH3 Acetone (Ketone) 1.2.4 Acid carboxylic Nhóm chức acid carboxylic nhóm – COOH (carboxyl: carbonyl + hydroxyl) O C O O H H3C C O H Acid acetic 1.2.5 Ester carboxylic Ester carboxylic thường gọi ester, dẫn xuất acid carboxylic, thay nguyên tử hydrogen acid carboxylic nhóm alkyl, – COOR O C O O C H3C C O CH3 Methyl acetate 1.3 Góc liên kết hình dạng phân tử Để dự đốn góc liên kết phân tử ion, ta lưu ý đến thuyết đẩy cặp electron lớp hóa trị (valence-shell electron pair repulsion – VSEPR) Sau ta dùng thuyết VSEPR để dự đốn góc liên kết phân tử methane, CH4 Công thức Lewis CH4 cho thấy xung quanh nguyên tử carbon có bốn vùng electron Mỗi vùng chứa cặp electron liên kết với nguyên tử hydrogen Theo VSEPR, bốn vùng electron nằm vị trí cho khoảng cách chúng xa nhất, vị trí phù hợp góc hai cặp electron 109,5o, hình dạng phân tử dạng tứ diện Góc liên kết H – C – H methane thực nghiệm đo 109,5o Ta dự đốn hình dạng phân tử ammonia, NH3 theo cách tương tự Công thức Lewis Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu NH3 cho thấy xung quanh nguyên tử nitrogen có bốn vùng electron Trong đó, ba vùng chứa cặp electron liên kết với nguyên tử hydrogen vùng chứa cặp electron không liên kết Theo VSEPR, ta dự đoán bốn vùng electron xếp theo dạng tứ diện, góc liên kết H – N – H 109,5o hình dạng phân tử hình tháp đáy tam giác Góc thực nghiệm quan sát 107,3o Có khác biệt nhỏ độ lớn góc liên kết dự đốn thực nghiệm giải thích cặp electron khơng liên kết đẩy cặp electron kế bên mạnh so với cặp electron liên kết Hình 1 Cơng thức Lewis hình dạng phân tử methane (a) Công thức Lewis (b) Hình dạng phân tử Ta xét tiếp số phân tử có nguyên tử bao xung quanh ba vùng electron phân tử formaldehyde ethylene Theo VSEPR, liên kết đôi xem vùng electron Trong formaldehyde, xung quanh nguyên tử carbon có ba vùng electron, hai vùng chứa liên kết đơn C – H vùng chứa liên kết đôi C = O Trong ethylene, nguyên tử carbon bao quanh ba vùng electron Ba vùng electron xa chúng đồng phẳng tạo thành góc 120 o, dạng tam giác phẳng Vì vậy, dự đốn góc H – C – H H – C – O formaldehyde góc H – C – H H – C – C ethylene 120o, tất nguyên tử đồng phẳng Góc liên kết thực nghiệm có giá trị gần với góc dự đốn Những dạng khác phân tử, nguyên tử trung tâm bao xung quanh hai vùng Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu electron carbon dioxide (CO2) acetylene (C2H2) Trong carbon dioxide, carbon bao xung quanh hai vùng electron Mỗi vùng chứa hai cặp electron Trong acetylene, carbon bao xung quanh hai vùng electron Một vùng chứa cặp electron tạo liên kết đơn, vùng chứa ba cặp electron tạo liên kết ba Trong trường hợp, hai vùng electron xa chúng nằm thẳng hàng với qua nguyên tử trung tâm tạo nên góc 180o Cả carbon dioxide acetylene dạng đường thẳng Bảng 1.4 Dự đốn hình dạng phân tử (VSEPR) Vùng electron xung quanh Hình dạng phân Góc liên kết dự Dạng lai ngun tử trung tâm tử dự đốn đốn hóa Tứ diện Ví dụ H o 109,5 sp C H H H H Tam giác phẳng 120o sp2 H C C H Đường thẳng 180o sp H H C C 1.4 Hiệu ứng điện tử hóa học hữu 1.4.1 Hiệu ứng cảm (Inductive effect) Sự bất đối xứng phương diện điện tích nối đơn nguyên tử ảnh hưởng đến nối đơn kế cận phân tử Nói cách khác, ngun tử có độ âm điện lớn khơng có ảnh hưởng đến nguyên tử nối trực tiếp với mà cịn ảnh hưởng đến ngun tử xa Hiệu ứng cảm hiệu ứng đặc biệt nối đơn  gây khác biệt độ âm điện hai nguyên tử hay hai nhóm nguyên tử nối với Hiệu ứng cảm ký hiệu I biểu diễn mũi tên đặt nối đơn Chiều mũi tên chiều di chuyển điện tử X > Y Để phân loại hiệu ứng cảm, người ta qui ước chọn nguyên tử hydrogen để so sánh (nối C – H xem không phân cực I = 0) Hiệu ứng cảm chia hai loại: (1) nguyên tử hay nhóm nguyên tử có khuynh hướng đẩy điện tử (hút điện tử yếu hydrogen) gây hiệu ứng cảm dương I+ (2) nguyên tử hay nhóm nguyên tử có khuynh hướng hút điện tử (hút điện tử mạnh hydrogen) gây hiệu ứng cảm âm I – Hiệu ứng cảm có tính chất sau: liên quan đến điện tử nối đơn  , truyền dọc theo mạch  , giảm dần ảnh hưởng xa tâm gây hiệu ứng Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu H Các nhóm gây hiệu ứng cảm âm I – : + Các halogen độ âm điện lớn hiệu ứng mạnh (– F > – Cl > – Br >– I) + Các nhóm mang điện tích dương: – NR3+, – PR3+, – OR2+, – SR2+ + Các nhóm trung hịa có nguyên tử có độ âm điện lớn: – NH2, – OH, – SH, – NR2, – PR2 + Các nhóm trung hịa có nối lưỡng cực: – NO2, – SO3H, – C=O Các nhóm gây hiệu ứng cảm dương I + : + Các nhóm alkyl có hiệu ứng cảm I + yếu: gia tăng theo thứ tự sau đây: CH3 < CH3 CH2CH3 < CH CH3 < CH3 C CH3 CH3 + Các nhóm có nguyên tử mang điện tích âm: oxide, sulfur,… cho điện tử tương đối dễ dàng Như vậy, gây hiệu ứng I+ mạnh: O: < S: 1.4.2 Hiệu ứng cộng hưởng (Resonance effect) Trong liên kết đôi cô lập, khác biệt hai nguyên tử nối nhóm gắn nguyên tử nối đưa đến bất đối xứng tương tự hiệu ứng cảm nối  Nhưng tượng xuất phân tử có liên kết đơi tiếp cách (conjugate) Trong trường hợp này, phân phối điện tử khác hẳn phân phối cấu có nối hóa trị thơng thường, khơng cấu nối cộng hóa trị riêng biệt thích hợp với tất tính chất phân tử Một số lý tính hóa tính chất giải thích thỏa đáng lai hóa nhiều cấu tạo Lewis, gọi công thức cộng hưởng, chúng khác vị trí điện tử a) Sự phân cực nối đơi cộng hóa trị Xét nối cộng hóa trị đơi C=O phân tử formaldehyde Ngun tử oxygen có độ âm điện lớn nguyên tử carbon nên hút điện tử liên kết  phía Ta nói liên kết đơi bị phân cực Ta biết nối cộng hóa trị đơi gồm: nối  bền nối  bền Các điện tử nối  linh động Do đó, phân cực liên kết đơi dễ thực phân cực nối đơn b) Sự phân cực nối ba cộng hóa trị Hiện tượng phân cực nói xảy dễ dàng với nối ba nối ta có: nối  nối  Một cách tổng quát, có nối đa nguyên tử có độ âm điện khác nhau, Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu điện tử  bị hút phía ngun tử có độ âm điện lớn, gây nên phân cực nối  CHÚ THÍCH: (1) Nối  liên kết đơi bị phân cực nguyên tử nối với có độ âm điện khác Tuy nhiên, điện tử  linh động điện tử  , di chuyển điện tử  gây nên phân cực quan trọng Trong hóa học carbon, điện tử nối  điện tử p tạo thành Tính linh động điện tử  thực điện tử p, cách phủ bên vân đạo p với tạo thành Khi có điều kiện thích hợp điện tử p nhị liên cô lập (cặp electron không liên kết) bị hút di chuyển phân tử (2) Trong trường hợp có liên kết  nguyên tử giống ta có hiệu ứng cộng hưởng hai nguyên nhân:  Sự linh động điện tử   Ảnh hưởng tâm gây hiệu ứng cảm c) Định nghĩa hiệu ứng cộng hưởng Hiệu ứng cộng hưởng tượng xảy có di chuyển điện tử  hay điện tử p phân tử Tương tự hiệu ứng cảm, người ta quy ước: + Nguyên tử hay nhóm nguyên tử hút điện tử gây hiệu ứng cộng hưởng âm (R-) + Nguyên tử hay nhóm nguyên tử đẩy điện tử gây hiệu ứng cộng hưởng dương (R+) Sự di chuyển điện tử biểu diễn mũi tên cong rõ vị trí hướng di chuyển điện tử (mũi tên di chuyển electron dùng để di chuyển nguyên tử) Mũi tên bắt đầu liên kết đôi (liên kết ba) cặp electron khơng liên kết kết thúc ngun tử nhận liên kết tạo cặp electron khơng liên kết ngun tử O O N N O O Hiệu ứng cộng hưởng truyền phân tử có: + Nối đa tiếp cách (cộng hưởng    ): ta có nối đa tiếp cách nối đa cách với nối đa nối đơn  H2C CH CH CH2 H2C CH CH CH2 H2C CH CH CH2 + Nối đa tiếp cách với nguyên tử có nhị liên p cô lập (cộng hưởng p –  ): điện tử cô lập gọi điện tử tự điện tử khơng liên kết Ta có nối đa nhị liên cô lập p tiếp cách chúng cách nối đơn  Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu 10 H2C CH Cl: H2C CH Cl: + Nối đa tiếp cách với nguyên tử có vân đạo p trống (cộng hưởng p –  ): vân đạo p trống vân đạo p khơng có điện tử H2C CH H2C CH2 CH CH2  Quy tắc viết công thức cộng hưởng: Qui tắc 1: Có lớp hóa trị chứa đầy electron H3C O C H3C H O C H H H Cấu trúc cộng hưởng bền (cả nguyên tử oxygen Cấu trúc cộng hưởng khơng bền (ngun carbon có lớp hóa trị đầy electron) tử carbon có electron lớp hóa trị) Qui tắc 2: Có số liên kết cộng hóa trị cao H3C O C H3C H O C H H H Cấu trúc cộng hưởng bền (có liên Cấu trúc cộng hưởng khơng bền kết cộng hóa trị) (có liên kết cộng hóa trị) Qui tắc 3: Có ngun tử mang điện tích O H3C C O CH3 H3C C CH3 Cấu trúc cộng hưởng bền (khơng có Cấu trúc cộng hưởng khơng bền (ngun tử ngun tử có mang điện tích) phân tử có mang điện tích) Qui tắc 4: Điện tích âm nằm ngun tử có độ âm điện lớn O H3C C 1 O H3C CH3 C O CH3 H3C Cấu trúc cộng Cấu trúc cộng hưởng bền hưởng bền C CH3 Không nên vẽ  Câu hỏi (bài tập) củng cố Bài 1: Hợp chất sau có liên kết cộng hóa trị khơng phân cực, liên kết cộng hóa trị phân cực liên kết ion? (a) LiF (b) CH3F (c) MgCl2 (d) HCl Bài 2: Sử dụng biểu tượng     phân cực liên kết cộng hóa trị sau: (a) C – Cl (b) S – H (c) C – S (d) P – H Bài 3: Viết công thức Lewis cho hợp chất ion sau Không có hợp chất dạng Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu 11 vịng (a) Hydrogen peroxide, H2O2 (d) Ion amide, NH2- (b) Hydrazine, N2H4 (e) Ion bicarbonate, HCO3- (c) Methanol, CH3OH (f) Ion acetate, CH3COO- Bài 4: Dùng VSEPR dự đốn góc liên kết nguyên tử đánh dấu sau đây: (a) H H H C C H H H O (b) H H C C H H (c) H Cl: C C C N H H H H H H O (d) H C C O (e) H H O N (f) H O Bài 5: Dùng VSEPR dự đốn hình dạng ion sau: (a) NH2- (b) NO2- (c) NO2+ (d) NO3- Bài 6: Vẽ công thức cấu tạo cho hợp chất sau: (a) alcohol có cơng thức phân tử C5H12O (b) aldehyde có cơng thức phân tử C6H12O (c) ketone có cơng thức phân tử C6H12O (d) acid carboxylic có cơng thức phân tử C6H12O2 (e) ester carboxylic có cơng thức phân tử C5H10O2 Bài 7: Xác định nhóm chức hợp chất sau: (a) CH3 OH O CH C O OH (b) HO CH2 CH2 OH (c) CH3 CH C OH NH2 O OH O (d) HO CH2 C H C H (e) CH3 O C CH2 C OH (f) NH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2 Bài 8: Vẽ công thức cộng hưởng cho hợp chất sau (chiều di chuyển electron mũi tên cong) O O (a) H O (b) H C O C O O O (c) H O (d) O C C O O (e) H O N O (f) H O Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu N O 12 Bài 9: Cho công thức cấu tạo cation tert – butyl H3C C CH3 H3C (a) Có electron lớp hóa trị carbon mang điện tích dương? (b) Sử dụng VSEPR, dự đốn góc liên kết carbon mang điện tích dương (c) Cho biết trạng thái lai hóa carbon mang điện tích dương Bài 10: Cho biết trạng thái lai hóa nguyên tử đánh dấu sau: (a) H H H C C H H H (b) H (c) H C H C (e) O H C C C H O H H H O H (d) H C O (f) H H C H H H (g) H C N H H H (h) H O N O Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu (i) 13 H2C C CH2 BÀI ALKANE VÀ CYCLOALKANE  Mục tiêu học tập: Sau học xong này, người học có thể: - Trình bày cấu tạo, cấu dạng, cách gọi tên, tính chất vật lý alkane cycloalkane - Ứng dụng phản ứng alkane Nội dung chủ yếu tính chất vật lý hóa học alkane – hợp chất hữu đơn giản Hydrocarbon Khơng bão hịa Bão hịa Alkane Alkene Alkyne Arene Chỉ có liên kết đơn carbon – carbon Có liên kết đơi carbon – carbon Có liên kết ba carbon – carbon Có chứa vịng benzene H H H C C H H H H Ethane H C H H C C H C H Ethene Ethyne Benzene 2.1 Cấu tạo alkane Methane (CH4) alkane đơn giản Methane có cấu tạo tứ diện, tất góc H – C – H phân tử có độ lớn 109,5o Tương tự với alkane ethane (C2H6) có cấu tạo tứ diện, tất góc liên kết phân tử xấp xỉ 109,5o Các alkane khác có hình dạng khơng gian 3D phức tạp methane ethane, nhiên bốn liên kết carbon xếp theo dạng tứ diện tất góc liên kết xấp xỉ 109,5o Có hai cách biểu diễn cấu tạo alkane: thứ vẽ cơng thức cấu tạo có tất Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu 14 nguyên tử carbon hydrogen; thứ hai vẽ cơng thức cấu tạo dạng góc – đường (line – angle formula) Trong cơng thức góc – đường, giao điểm đường thẳng điểm đầu điểm cuối đường thẳng biễu diễn cho nguyên tử carbon Mặc dù nguyên tử hydrogen không cơng thức góc – đường, phải hiểu nguyên tử carbon có liên kết với nguyên tử hydrogen cho xung quanh ngun tử carbon có bốn liên kết Cơng thức cấu tạo CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 Propane Butane Pentane Công thức góc - đường 2.2 Đồng phân cấu tạo (Constitutional isomerism) alkane Đồng phân cấu tạo hợp chất có cơng thức phân tử khác cơng thức cấu tạo Khác công thức cấu tạo khác loại liên kết (đơn, đôi, ba) hoặc/và khác liên kết nguyên tử phân tử Với công thức phân tử CH4, C2H6 C3H8 vẽ cơng thức cấu tạo Nhưng C4H8 vẽ hai công thức cấu tạo butane methylpropane Ta nói, butane methylpropane đồng phân cấu tạo Hai hợp chất có tính chất vật lý tính chất hóa học khác (ví dụ chúng có nhiệt độ sơi chênh lệch 11oC) Butane Methylpropane Bảng 2.1 Số đồng phân cấu tạo hợp chất alkane Số nguyên tử carbon Số đồng phân cấu tạo 0 10 75 15 4347 25 36797588 2.3 Danh pháp alkane 2.3.1 IUPAC Tên IUPAC alkane mạch không phân nhánh gồm hai phần: (1) tiền tố số nguyên tử carbon (bảng 2.2) (2) hậu tố -ane để hợp chất hydrocarbon no Tên IUPAC alkane có mạch phân nhánh gồm tên mạch (mạch carbon dài phân tử) tên nhóm liên kết với mạch Nhóm gọi tên nhóm alkyl, Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu 15 thường ký hiệu R – Nhóm alkyl có cấu tạo từ alkane bỏ nguyên tử hydrogen gọi tên sau: thay hậu tố -ane tên alkane tương ứng hậu tố -yl Ví dụ: nhóm alkyl tạo từ methane methyl, CH3 – nhóm alkyl tạo từ ethane ethyl, CH3CH2 – Bảng 2.2 Tiền tố hệ thống IUPAC dùng để số nguyên tử carbon từ đến 20 Tiền tố Số nguyên tử carbon Tiền tố Số nguyên tử carbon Meth- Undec- 11 Eth- Dodec- 12 Prop- Tridec- 13 But- Tetradec- 14 Pent- Pentadec- 15 Hex- Hexadec- 16 Hept- Heptadec- 17 Oct- Octadec- 18 Non- Nonadec- 19 Dec- 10 Eicos- 20 Quy tắc IUPAC cách gọi tên alkane: (1) Tên alkane mạch không nhánh bao gồm tiền tố số nguyên tử carbon hậu tố -ane (2) Đối với alkane có mạch nhánh chọn mạch carbon dài làm mạch (3) Tên nhóm gắn với mạch gồm hai phần: số chữ Số nguyên tử carbon mạch mang nhóm Số chữ cách dấu “ – “ CH3 CH3CHCH3 2-Methylpropane (4) Đánh số thứ tự ngun tử carbon mạch cho nhóm vị trí nhỏ CH3 CH3CHCH2CH3 5 2-Methylpentane 4-Methylpentane (đúng) (sai) (5) Nếu có hai hay nhiều nhóm giống dùng tiền tố di-, tri-, tetra-, penta-,… trước tên nhóm Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu 16 CH3 CH3 CH3CHCH2CHCH2CH3 6 3 2,4-Dimethylhexane 3,5-Dimethylhexane (đúng) (sai) (6) Nếu có từ hai nhóm khác trở lên, gọi tên theo thứ tự alphabet Đánh số thứ tự nhóm cho nhóm ưu tiên đọc trước có số thứ tự nhỏ 6 7 3-Ethyl-5-methylheptane 5-Ethyl-3-methylheptane (đúng) (sai) (7) Các tiền tố di-, tri-, tetra-, penta-,… không dùng để xét thứ tự gọi tên theo alphabet 4-Ethyl-2,2-dimethylhexane (8) Nếu chọn nhiều mạch có độ dài chọn mạch có nhiều nhóm 6 3-Isopropylhexane (sai) 3-Ethyl-2-methylhexane Bảng 2.3 Tên số nhóm alkyl từ đến năm carbon Tên Methyl (Me) Công thức cấu tạo CH3 Ethyl (Et) CH2CH3 Propyl (Pr) CH2CH2CH3 1-Methylethyl CHCH3 (isopropyl, iPr) Butyl (Bu) Tên 1,1-Dimethylethyl Công thức cấu tạo CH3 C CH3 (tert-Butyl, t-Bu) CH3 Pentyl CH2CH2CH2CH2CH3 3-Methylbutyl CH2CH2CHCH3 CH3 CH2CH2CH2CH3 CH3 (isopentyl) 2-Methylpropyl (isobutyl, iBu) 1-Methylpropyl (sec-butyl, s-Bu) CH2CHCH3 2-Methylbutyl CH3 CH3 CHCH2CH3 CH3 CH2CHCH2CH3 2,2-Dimethylpropyl (neopentyl) CH3 CH2CCH3 CH3 Cách viết tắt tên nhóm alkyl tên thường số nhóm alkyl ghi dấu ngoặc đơn Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu 17 2.3.2 Tên thường Đối với alkane không phân nhánh, thêm tiền tố n- trước tên alkane Đối với alkane phân nhánh, thêm tiền tố iso- đầu mạch có nhóm (CH3)2CH –, thêm tiền tố neo- đầu mạch có nhóm (CH3)3C – CH3 CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CHCH3 Butane Isopropane Pentane Isopentane CH3 CH3CCH3 CH3 Neopentane 2.3.3 Phân loại nguyên tử carbon hydrogen Có bốn loại carbon: carbon bậc (primary), carbon bậc (secondary), carbon bậc (teriary) carbon bậc (quaternary) Bậc carbon số nguyên tử carbon liên kết với 2.4 Cycloalkane 2.4.1 Cấu tạo Trong tự nhiên, cycloalkane tìm thấy có vịng từ cạnh đến 30 cạnh H2C H2C CH2 Cyclopropane H2C CH2 H2C CH2 H2 C H2C CH2 H2C C H2 Cyclobutane Cyclopentane H2C H2C H2 C C H2 CH2 CH2 Cyclohexane Hình 2.3 Công thức cấu tạo số cycloalkane Với số nguyên tử carbon phân tử, cycloalkane có alkane hai nguyên tử hydrogen Ví dụ cyclohexane có cơng thức phân tử C6H12, hexane có cơng thức phân tử C6H14 2.4.2 Danh pháp Cách gọi tên cycloalkane: cycloalkane khơng có nhánh: thêm tiền tố cyclo- vào tên alkane có số nguyên tử carbon Đối với cycloalkane có nhánh thêm tên nhóm vào tên cycloalkane Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO  TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐỂ BIÊN SOẠN NỘI DUNG MÔN HỌC: - William H Brown, Christopher S.Foote, Brent L Iverson (2012) Organic Chemistry USA: Thomson Brooks/cole - Lê Ngọc Thạch (2004) Hóa học lập thể NXB Đại học Quốc Gia TPHCM - GS.TS Trần Quốc Sơn, TS Đặng Văn Liếu (2008) Giáo trình sơ hóa học hữu tập tập hai NXB Đại học Sư phạm - Bùi Thị Bửu Huê Giáo trình chế phản ứng hữu Khoa Khoa học Tự nhiên Trường Đại học Cần Thơ - Đỗ Thị Mỹ Linh (2007) Hóa học đại cương A3 Khoa Khoa học Tự nhiên Trường Đại học Cần Thơ  TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐỀ NGHỊ CHO HỌC VIÊN: - William H Brown, Christopher S.Foote, Brent L Iverson (2012) Organic Chemistry USA: Thomson Brooks/cole - Lê Ngọc Thạch (2013) Bài tập hóa học hữu NXB Đại học Quốc Gia TPHCM - Lê Ngọc Thạch (2004) Hóa học lập thể NXB Đại học Quốc Gia TPHCM - GS.TS Trần Quốc Sơn, TS Đặng Văn Liếu (2008) Giáo trình sơ hóa học hữu tập tập hai NXB Đại học Sư phạm - Bùi Thị Bửu Huê Giáo trình chế phản ứng hữu Khoa Khoa học Tự nhiên Trường Đại học Cần Thơ - Đỗ Thị Mỹ Linh (2007) Hóa học đại cương A3 Khoa Khoa học Tự nhiên Trường Đại học Cần Thơ Tài liệu giảng dạy Mơn Hóa học hữu 141 ... 3.4 .1 Ý nghĩa khoa học thực tiễn hóa học lập thể hóa dược 39 3.4.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn hóa học lập thể hóa sinh 41 3.4.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn hóa học lập thể nông nghiệp 41 3.4.4... BÀI 10 ETHER, SULFIDE VÀ EPOXIDE 12 6 10 .1 Ether 12 6 10 .2 Epoxide 13 0 10 .3 Sulfide 13 2  Câu hỏi (bài tập) củng cố 13 3 BÀI 11 HỢP... nhóm chức hóa học hữu - Trình bày hiệu ứng hóa học hữu - Sử dụng mũi tên cong để di chuyển electron - Phân biệt loại liên kết, Dự đốn góc liên kết hình dạng phân tử 1. 1 Cơng thức Lewis 1. 1 .1 Sự hình